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（报告出品方/作者：中银证券，李可伦、武佳雄）

动力电池中最关键的原材料从电池技术来看，正极材料决定电池性能

正极材料为动力电池电化学体系提供锂离子。动力电池作为锂离子电池的一种产品形式，广泛应用于新能源汽车和电化学储能领域。锂离子电池依靠锂离子在正极和负极之间的移动来实现充放电，因此也被称为“摇椅电池”。在充电过程中锂离子从正极中脱出，嵌入到负极中；在放电过程锂离子从负极中脱出，回到正极中，完成一次充放电过程。在组成锂离子电池的原材料中，正极材料是锂的化合物，为电池体系提供锂离子。因此，从锂离子电池的工作原理来看，正极材料是最关键的原材料。

正极材料按照晶体结构大致可以分为三类。正极材料根据材料晶体结构可以分为橄榄石结构、层状结构和尖晶石结构。LiFePO4是一种典型的橄榄石结构，其晶体没有连续的FeO6共边八面体网络，故不能形成电子导电，其导电性比较差。一般通过掺杂或包覆等手段来提升材料的电子导电性能。钴酸锂和三元材料是典型的层状结构的电极材料，LiCoO2在高电压下有很好的循环性能，但是钴具有毒性、成本比较高。因此在其基础上采用镍和锰替代钴的方式发展出了三元材料，既能够提升材料克容量，又能够降低材料成本。LiMn2O4是典型的尖晶石结构电极材料，具有成本低、环境友好等优点，但是该材料在高温下的循环性能较差。

正极材料性能对于电池性能影响较大。正极材料的克容量对于动力电池的能量密度影响较大。根据目前广泛使用的几种动力电池材料体系来看，在负极材料不变的情况下，磷酸铁锂做正极的电池能量密度较低；当正极材料换做克容量较高的5系、6系三元材料后，电池的能量密度也随之提升，达到Wh/kg以上；当正极材料采用克容量更高的NCM材料后，电池能量密度能够达到Wh/kg。此外，正极材料还包括容量更高的高镍材料，富锂锰基等，搭配硅基负极后，其能量密度能够进一步提升到Wh/kg以上。因此不同的正极材料选择对于组成动力电池的性能影响较大。

从电池成本来看，正极材料占比较高

正极材料在动力电池原材料成本中占比最高。动力电池的组成主要有四大关键材料：正极、负极、隔膜、电解液。根据我们测算，在磷酸铁锂电池的成本组成中，正极、负极、隔膜、电解液的占比分别为40%、10%、8%、20%，在三元电池中，占比分别为57%、7%、4%、13%。可以看出，无论在磷酸铁锂电池还是三元电池，正极材料成本占比均最高。因此，正极材料的选择对于动力电池价格的影响较大。

从制备技术来看，正极材料制备存在较高技术壁垒

磷酸铁锂制备主要采用固相法和液相法两种。固相合成法是目前应用最多、研究最为成熟的合成磷酸铁锂的方法，其中，碳热还原法又是应用较为广泛的。固相合成法使用的铁源一般为草酸亚铁、氧化铁、磷酸铁等，锂源一般为碳酸锂、氢氧化锂、乙酸锂等，磷源一般为磷酸-二氢铵、磷酸氢二铵等。将上述原材料按化学计量比混合均匀后，在保护气(N2、Ar等)下，首先在较低温度下处理1-5h，使原材料预分解，然后再在高温下(-℃)处理5-20h，由于原材料种类较多，因此该反应方法的关键是原材料混合时必须均匀。液相法主要有水热/溶剂热法、溶胶凝胶法、共沉淀法等，在使初始原料在分子水平上的混合和获得的前驱体更均匀，比起固相合成法有无可争议的优势，但由于对生产条件控制的要求较高，其产业化相比固相合成法难度要大。其中，水热/溶剂热法是较为普及的液相合成法，其相对较为快捷且易操作，以化学计量比1:1:3的FeSO4、H3PO4和LiOH为原料，首先将FeSO4溶液和H3PO4溶液混合，然后将LiOH溶液加入混合物中，在℃条件下进行水热反应5h。此种方法在制备过程中，由于锂/铁的原子排布混乱，会使大概7%的铁原子占据锂的位臵，使得制备出的产品中磷酸铁锂容量不够高。

两种方法各有优劣。固相合成法最大的优点是设备和工艺简单，制备条件容易控制，较为适合工业化生产。其缺点是原材料固相不均匀，化学反应产物颗粒较大，粒度分布范围宽，产品批次一致性较差，对产品导电性、安全性等产生不利影响。液相合成法的优点是容易控制晶型和粒径，物相均一，粉体粒径小，过程简单。但其缺点也很明显：需要高温高压设备，设备造价高，工艺复杂。液相法存在较高技术壁垒。制备高性能的磷酸铁锂还是需采用液相合成法，只是在实际生产过程中要想办法优化工艺，降低成本。磷酸铁锂龙头企业德方纳米就是采用的液相合成法——“自热蒸发液相合成纳米磷酸铁锂技术”。该技术综合了自热蒸发液相合成法、非连续石墨烯包覆等技术，在常温常压下，通过将原料锂源、铁源、磷源和辅料混合后即可自发反应，反应放热后快速蒸发水分而自动停止反应，得到纳米磷酸铁锂的前驱体，而后在烧结过程中加入碳源，进行两次的高温分解，得到非连续的石墨烯包覆磷酸铁锂颗粒。

市场格局或仍有变数，技术壁垒将成未来竞争关键出货量保持增长，结构出现变化

正极材料整体出货量增速较快。正极材料近几年的出货量增长较快，年出货量为16.1万吨，到年增长至.4万吨，年均复合增速为46.70%。年正极材料出货量同比大幅增长98.5%，增速创历史新高。其中磷酸铁锂出货量从年的5.56万吨增长到年的45.5万吨，年均复合增速为52.26%；三元材料出货量则从5.4万吨增长到42.2万吨，年均复合增速为50.86%。可以看出，近6年磷酸铁锂的增长速度较快。

三元材料出货量增速稳定，高镍趋势明确。-年，国内三元材料出货量由5.4万吨增长至23.5万吨，年均复合增速为44.43%。其中，高镍三元正极材料出货量占三元材料的比重从1%提高到24%，三元材料高镍趋势显著。年，受益于国内外新能源汽车市场蓬勃发展，根据EVTank统计的数据，全球三元材料出货量达到71.8万吨，同比增长70.9%；国内三元材料出货量达到42.2万吨，同比增长79.6%。根据EVTank数据，年高镍三元占三元材料出货比重超过36%，高镍趋势进一步明确。

材料价格呈现大幅增长。正极材料价格受上游原材料影响较大，近几年上行趋势较为显著。年，电池级碳酸锂价格由5.15万元/吨上升至27.75万元/吨，涨幅超过%。年3月以来，碳酸锂价格已突破50万元/吨。作为正极材料成本的重要组成部分，碳酸锂价格高涨给下游企业造成较大压力，磷酸铁锂材料价格在一年内由4.85万元/吨上涨至16.8万元/吨，涨幅达到%。对于三元材料，其成本还受到镍、钴、锰材料的影响，价格呈现大幅增长趋势。铁锂材料市场份额逐步走高。-年，磷酸铁锂出货占比从21.72%提升至41.59%，市场份额多年来首次超过三元材料，主要得益于原材料价格高涨背景下，磷酸铁锂成本优势进一步显现。同时伴随补贴政策退坡，市场对高能量密度的三元材料需求增速放缓。刀片电池、CTP等技术的逐步成熟也将带动磷酸铁锂电池成组效率提高，能量密度有所改善。未来随着磷酸铁锂产能持续扩张，其市场份额有望进一步提升。

正极材料市场受新能源汽车补贴影响较大。年以来，我国逐步调整补贴标准，对续航里程、能量密度等指标提出更高要求，带动能量密度更高的三元材料相关产业链快速发展。随着补贴政策逐步退坡，成本更低、安全性更高的磷酸铁锂技术路线回归市场，带动市场格局进一步转变。为促进新能源汽车市场发展，我国补贴政策实行平缓退坡，-年补贴标准分别在上一年基础上退坡10%、20%、30%。年12月31日，四部委印发《关于年新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》，明确年底终止补贴政策。由于正极材料在动力电池成本中占比最高，受到影响较大，下游补贴红利的逐步消退将对正极材料价格带来下行压力。

市场格局尚未稳定，新进入者增加

正极材料市场集中度处于较低水平。正极材料为动力电池产业链的关键环节，新进入者众多。一方面下游动力电池厂商出于产品质量、供应链保障等考虑，会自产部分正极材料；另一方面，上游原材料厂商和回收企业具有资源优势，也会向下布局，一定程度上挤占正极材料厂商的市场空间。目前磷酸铁锂成本优势显现、三元材料向高镍低钴趋势发展、新型材料逐渐受到市场

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